苦瓜切片干燥工藝的研究

聶凌鴻，張偉（淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，江蘇淮安223003）

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苦瓜切片干燥工藝的研究

聶凌鴻，張偉
（淮陰工學(xué)院生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，江蘇淮安223003）

摘要：通過(guò)熱風(fēng)干燥、微波干燥兩種不同的干燥方式，研究苦瓜切片在不同溫度（或功率）、切片厚度以及切片濕重等不同條件下的干燥特性，并繪制了干燥曲線。結(jié)果表明，熱風(fēng)干燥最佳工藝條件為干燥溫度為60℃，切片厚度為0.5 cm，切片濕重為20 g，此時(shí)脫水率為95.9 %；微波干燥最佳工藝條件為干燥功率為800 W，切片厚度為0.5 cm，切片濕重為20 g，此時(shí)脫水率為96.4%。本研究可為苦瓜切片干燥工藝的改進(jìn)提供一定的理論參考。

關(guān)鍵詞：苦瓜切片；熱風(fēng)干燥；微波干燥

苦瓜（Momordica charantia L.）是葫蘆科（Curcubitaceae）苦瓜屬（Momordica）植物苦瓜的果實(shí)，因具有特殊苦味而得名，別名涼瓜、錦荔枝、癩瓜。苦瓜營(yíng)養(yǎng)成分全面而獨(dú)特，是大眾蔬菜和保健食品。據(jù)營(yíng)養(yǎng)分析，苦瓜中除含有水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、粗纖維和各種維生素外，還含有苦瓜甙、類蛋白活性物質(zhì)（即α-苦瓜素，β-苦瓜素、MAP30）、類胰島素活性物質(zhì)（即多肽-P）及多種氨基酸和多種人體必需礦物元素，是一種理想的綠色食品。此外，苦瓜不僅具有清熱祛暑、明目解毒、利尿涼血的藥理作用，而且還具有平穩(wěn)降血糖、改善胰島素功能及保護(hù)心腦血管等功效[1]。

作為一種藥食同源的保健食品，苦瓜有極高的深加工開(kāi)發(fā)價(jià)值。苦瓜價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛，是我國(guó)人民經(jīng)常食用的一種瓜類蔬菜，由于其眾多的保健功能，在降血糖、治療愛(ài)滋病、抗腫瘤等臨床應(yīng)用方面顯示出越來(lái)越廣闊的前景[2]。

目前，在市場(chǎng)上還很少見(jiàn)到苦瓜的深加工產(chǎn)品，苦瓜多以鮮銷為主，但是新鮮苦瓜易腐爛，鮮銷存在很多制約因素，不能將苦瓜的保健功能以及經(jīng)濟(jì)效益最大化。經(jīng)過(guò)干燥后的苦瓜切片，藥食兼用，既能豐富人們的飲食結(jié)構(gòu)，又能充分發(fā)揮苦瓜的保健功能，同時(shí)可以調(diào)節(jié)苦瓜的均衡供應(yīng)時(shí)間，為苦瓜的利用開(kāi)辟了新途徑[3-5]。為保存新鮮苦瓜的營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味，開(kāi)發(fā)出食用方便且具有獨(dú)特風(fēng)味的天然苦瓜食品顯得十分重要，亦符合現(xiàn)代人對(duì)身體健康狀況的要求，而苦瓜切片干制正順應(yīng)了人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)、保健、口味、食用方便等特性的要求。

1材料與方法

1.1材料

市售苦瓜。

1.2儀器設(shè)備

FA1104型電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；DGG-9023A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；WD800B型微波爐：順德市格蘭仕微波爐電器有限公司。

1.3苦瓜切片制作

挑選沒(méi)蟲(chóng)害、沒(méi)腐爛、外形整齊、大小相近的苦瓜，去蒂，清洗干凈，根據(jù)試驗(yàn)要求的厚度切片，護(hù)色，瀝干水分，均勻平鋪成一層在盛物皿上，分別在不同的條件下進(jìn)行熱風(fēng)干燥或微波干燥，每隔一定時(shí)間測(cè)一次質(zhì)量，直至恒重。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

苦瓜切片制作工藝流程如下：

原料→挑選→去蒂→清洗→切片→護(hù)色→瀝干水分→熱風(fēng)干燥或微波干燥→干制的苦瓜切片

1.4熱風(fēng)干燥工藝的優(yōu)化

1.4.1熱風(fēng)干燥溫度的選擇

用天平稱取5份苦瓜切片，每份20 g，切片厚度為0.5 cm，然后平鋪成一層放在盛物器皿上，放入干燥箱中，分別在50、60、70、80、90℃下進(jìn)行熱風(fēng)干燥，每隔20分鐘取出測(cè)一次質(zhì)量，直至恒重。

1.4.2熱風(fēng)干燥切片厚度的選擇

用天平稱取5份苦瓜切片，每份30 g，切片厚度分別為0.5、0.7、0.9、1.1、1.3 cm，然后平鋪成一層放在盛物器皿上，放入干燥箱中，在60℃下進(jìn)行熱風(fēng)干燥，每隔20分鐘取出測(cè)一次質(zhì)量，直至恒重。

1.4.3熱風(fēng)干燥干燥量的選擇

用天平稱取5份苦瓜切片，每份質(zhì)量分為20、30、40、50、60 g，切片厚度為0.5 cm，然后平鋪成一層放在盛物器皿上，放入干燥箱中，在60℃下進(jìn)行熱風(fēng)干燥，每隔20分鐘取出測(cè)一次質(zhì)量，直至恒重。

1.4.4利用正交試驗(yàn)確定最佳熱風(fēng)干燥條件

為了更好地確定苦瓜干燥的最佳條件，以單因素試驗(yàn)的結(jié)果為基礎(chǔ)，采用溫度（A）、切片厚度（B）和切片濕重（C）三個(gè)因素3個(gè)不同水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表1。

表1苦瓜切片熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels in orthogonal array design of hot air drying process of bitter gourd slice

1.5微波干燥工藝的優(yōu)化

1.5.1微波干燥功率的選擇

用天平稱取5份苦瓜切片，每份20，切片厚度為0.5 cm，然后平鋪成一層放在盛物器皿上，放入微波爐中，分別在160、320、480、640、800 W功率下進(jìn)行微波干燥，每隔5分鐘取出測(cè)一次質(zhì)量，直至恒重。

1.5.2微波干燥切片厚度的選擇

用天平稱取5份苦瓜切片，每份30 g，切片厚度分別為0.5、0.7、0.9、1.1、1.3 cm，然后平鋪成一層放在盛物器皿上，放入微波爐中，然后在480 W功率下進(jìn)行微波干燥，每隔5分鐘取出測(cè)一次質(zhì)量，直至恒重。

1.5.3微波干燥干燥量的選擇

用天平稱取5份苦瓜切片，每份質(zhì)量為20、30、40、50、60 g，切片厚度為0.5 cm，然后平鋪成一層放在盛物器皿上，放入微波爐中，然后在480 W功率下進(jìn)行微波干燥，每隔5分鐘取出測(cè)一次質(zhì)量，直至恒重。

1.5.4利用正交試驗(yàn)確定最佳微波干燥條件

為了更好地確定苦瓜微波干燥的最佳條件，以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用干燥功率（A）、切片厚度（B）和切片濕重（C）三個(gè)因素的3個(gè)不同水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表2。

表2苦瓜切片微波干燥正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels in orthogonal array design of microwave drying process of bitter gourd slice

2結(jié)果與分析

2.1苦瓜切片熱風(fēng)干燥最佳工藝條件的確定

2.1.1熱風(fēng)干燥溫度的確定

將苦瓜切成片，厚度為0.5 cm，用天平稱取5份，每份20 g左右，然后平鋪成一層放在盛物器皿上，放入干燥箱中，分別在50、60、70、80、90℃下進(jìn)行熱風(fēng)干燥，每隔20分鐘取出測(cè)一次質(zhì)量，直至恒重，以確定最佳熱風(fēng)干燥溫度，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，熱風(fēng)溫度對(duì)干燥過(guò)程的影響較大。隨著溫度的升高，干燥所需的時(shí)間越來(lái)越短。整個(gè)干燥過(guò)程可分為兩個(gè)階段，干燥初期時(shí)間很短屬于預(yù)熱階段，大約在10 min左右，苦瓜片質(zhì)量基本不變，而干燥速率迅速增大。干燥后期屬于降速階段，隨著加熱的進(jìn)行，苦瓜片質(zhì)量減少加快，此時(shí)干燥速率由最大開(kāi)始降低。

圖1不同溫度條件下的苦瓜切片熱風(fēng)干燥曲線Fig.1 Curves of hot air drying under different temperature of bitter gourd slice

由此可見(jiàn)，溫度是影響干燥過(guò)程的一個(gè)主要因素，溫度越高，干燥速率越快；但溫度太高對(duì)苦瓜切片色澤有所影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，60℃時(shí)苦瓜片呈綠色，而70℃時(shí)苦瓜切片呈黃綠色。這可能是由于在干燥過(guò)程中較高溫度引起的酶褐變，氧化性褐變以及熱對(duì)色素的分解作用等所致。因此，干燥苦瓜切片時(shí)的最佳溫度應(yīng)為60℃左右。故選50、60、70℃做正交試驗(yàn)。

2.1.2熱風(fēng)干燥苦瓜切片厚度的確定

固定切片濕重為30 g，干燥溫度為60℃，對(duì)苦瓜切片的切片厚度進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，各個(gè)切片厚度的苦瓜切片熱風(fēng)干燥曲線如圖2所示。

圖2不同切片厚度條件下的苦瓜切片熱風(fēng)干燥曲線Fig.2 Curves of hot air drying under different slice thickness of bitter gourd slice

由圖2可知，切片厚度對(duì)苦瓜切片干燥過(guò)程的影響與溫度對(duì)其的影響相似，但影響不如溫度大。當(dāng)溫度相同時(shí)，苦瓜片的厚度越小，苦瓜質(zhì)量降低越快，干燥速度越快。這是由于在相同質(zhì)量條件下，苦瓜片厚度越小，苦瓜片與空氣接觸的表面積越大，加快了水分的蒸發(fā)，從而加快了整個(gè)干燥過(guò)程。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)苦瓜切片厚度為0.5 cm時(shí)，干燥速度最快。所以，選擇0.5、0.7、0.9 cm做正交試驗(yàn)。

2.1.3熱風(fēng)干燥苦瓜切片濕重的確定

固定切片厚度為0.5 cm，干燥溫度為60℃，對(duì)苦瓜切片的干燥量進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，不同切片濕重的苦瓜切片的熱風(fēng)干燥曲線如圖3所示。

由圖3可知，在熱風(fēng)處理的初始階段，載樣量不同，苦瓜切片失水速率明顯不同：切片濕重分別為50 g 和60 g的條件下，苦瓜失水速率各有一個(gè)逐漸上升的過(guò)程；而切片濕重為20 g的條件下，失水速率很快上升到最大值。這是由于切片濕重越小，試樣吸收熱能越多，水分蒸發(fā)也越快，從而使失水速率很快達(dá)到最大值。切片濕重越小，干燥速度越快，干燥時(shí)間越短。所以選擇切片濕重為20、30、40 g做正交試驗(yàn)。

圖3不同切片濕重條件下的苦瓜切片熱風(fēng)干燥曲線Fig.3 Curves of hot air drying under different wet weight of bitter gourd slice

2.1.4正交試驗(yàn)確定最佳熱風(fēng)干燥條件

參照單因素試驗(yàn)的結(jié)果，采用溫度（A）、切片厚度（B）和切片濕重（C）三個(gè)因素，取各自的不同3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3苦瓜切片熱風(fēng)干燥正交試驗(yàn)L9（34）結(jié)果Table 3 Results of orthogonal experiment L9（34）of hot air drying process of bitter gourd slice

由表3可知，干燥溫度為影響苦瓜片干燥效果的主要因素，切片厚度度其次，最后是切片濕重。根據(jù)正交試驗(yàn)，所得出的熱風(fēng)干燥最佳組合為A2B1C1，即干燥溫度是60℃，切片厚度是0.5 cm，切片濕重是20 g。而根據(jù)表3每組的脫水率可以看出，脫水率最高的組合為A3B1C2，即干燥溫度是70℃，切片厚度是0.5 cm，切片濕重是30 g，脫水率為96.1 %，故需要進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。對(duì)A2B1C1組合進(jìn)行干燥試驗(yàn)，測(cè)得其脫水率為95.9 %。因?yàn)橄嗤瑮l件下，70℃干燥的苦瓜干與60℃干燥的失水率相當(dāng)，但70℃時(shí)苦瓜干色澤略差，且較60℃消耗較多能源。因此，苦瓜熱風(fēng)干燥的最佳干燥工藝參數(shù)為：干燥溫度是60℃，切片厚度是0.5 cm，切片濕重是20 g，此時(shí)脫水率為95.9 %。

2.2苦瓜切片微波干燥最佳工藝條件的確定

2.2.1微波干燥功率的確定

固定切片厚度為0.5 cm，切片濕重為20 g，對(duì)苦瓜切片的干燥功率進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)初步的試驗(yàn)了解到，160 W和320 W這兩個(gè)功率的干燥時(shí)間太長(zhǎng)，而且效果不明顯。故只選480、640W和800W這3個(gè)功率繼續(xù)做單因素試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4不同微波功率條件下的苦瓜切片微波干燥曲線Fig.4 Curves of microwave drying under different microwave powder of bitter gourd slice

由圖4可知，在各微波功率處理的初始階段，苦瓜失水速率有一個(gè)快速上升過(guò)程，然后是不斷遞減的過(guò)程，中間恒速干燥階段不明顯；而到干燥后期，失水速率變得小而平緩。苦瓜片質(zhì)量隨著微波處理時(shí)間增加而不斷減小，微波功率越大，干燥速度越快，干燥時(shí)間越短。由于只有這3個(gè)干燥功率，所以這3個(gè)功率全部選來(lái)做正交試驗(yàn)。

2.2.2微波干燥苦瓜切片厚度的確定

固定切片濕重為30 g，干燥功率為480 W，對(duì)苦瓜切片的切片厚度行研究。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，不同切片厚度的苦瓜片的微波干燥曲線如圖5所示。

圖5不同切片厚度條件下的苦瓜切片微波干燥曲線Fig.5 Curves of microwave drying under different slice thickness of bitter gourd slice

由圖5可知，切片厚度對(duì)苦瓜切片干燥過(guò)程的影響與干燥功率對(duì)其的影響相似，但影響力不如功率大。當(dāng)干燥功率相同時(shí)，苦瓜片的厚度越小，苦瓜質(zhì)量降低越快，干燥速度越快。這是由于在相同質(zhì)量條件下，苦瓜片厚度越小，苦瓜片與空氣接觸的表面積越大，加快了水分的蒸發(fā)，從而加快了整個(gè)干燥過(guò)程。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)苦瓜片厚度為0.5 cm時(shí)，干燥速度最快，故選擇切片厚度為0.5、0.7、0.9 cm做正交試驗(yàn)。

2.2.3微波干燥苦瓜切片濕重的確定

固定切片厚度為0.5 cm，干燥功率為480 W，對(duì)苦瓜切片的干燥量進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，不同切片濕重的苦瓜切片的微波干燥曲線如圖6所示。

圖6不同干燥量條件下的苦瓜切片微波干燥曲線Fig.6 Curves of microwave drying under different wet weight of bitter gourd slice

由圖6可知，在微波處理的初始階段，切片濕重不同，苦瓜失水速率明顯不同：切片濕重分別為50 g 和60 g的條件下，苦瓜失水速率各有一個(gè)逐漸上升的過(guò)程；而切片濕重為20 g的條件下，失水速率很快上升到最大值。這是由于切片濕重越小，試樣吸收微波能越多，水分蒸發(fā)也越快，從而使失水速率很快達(dá)到最大值。切片濕重越小，干燥速度越快，干燥時(shí)間越短。所以選擇切片濕重為20、30、40 g做正交試驗(yàn)。

2.2.4正交試驗(yàn)確定苦瓜切片最佳微波干燥條件

參照單因素試驗(yàn)的結(jié)果，以干燥功率（A）、切片厚度（B）和切片濕重（C）3個(gè)因素，取各自的3個(gè)不同水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平表見(jiàn)表2，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4苦瓜切片微波干燥正交試驗(yàn)L9（34）結(jié)果Table 4 Results of orthogonal experiment L9（34）of microwave drying process of bitter gourd slice

由表4可知，干燥功率為影響苦瓜片干燥效果的主要因素，切片厚度其次，最后是切片濕重。根據(jù)正交試驗(yàn)，所得出的微波干燥最佳組合為A3B1C1，即微波功率為800 W，切片厚度為0.5 cm，切片濕重為20 g。而根據(jù)每組脫水率可以看出，脫水率最高的干燥方案為A3B1C2，即干燥功率是800 W，切片厚度為0.5 cm，切片濕重為30 g，其脫水率為96.0 %，故需要進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，再次對(duì)A3B1C1組合進(jìn)行干燥試驗(yàn)，其結(jié)果為脫水率為96.4 %，高于A3B1C2的96.0 %。因此，苦瓜微波干燥的最佳干燥工藝參數(shù)為：干燥功率是800 W，切片厚度為0.5 cm，切片濕重為20 g，此時(shí)脫水率為96.4 %。

3　結(jié)論

主要研究苦瓜切片微波干燥的方法及其復(fù)水性的影響因素，以便為苦瓜干制工藝提供依據(jù)，旨在促進(jìn)苦瓜資源的開(kāi)發(fā)利用。研究得出以下結(jié)論：

1）苦瓜熱風(fēng)干燥的最優(yōu)工藝條件為：干燥溫度為60℃，切片厚度為0.5 cm，切片濕重為20 g，此時(shí)脫水率為95.9 %。其中干燥溫度為影響苦瓜干燥的主要因素，切片厚度其次，最后為切片濕重。

2）苦瓜微波干燥的最優(yōu)工藝條件為：干燥功率為800 W，切片厚度為0.5 cm，切片濕重為20 g，此時(shí)脫水率為96.4 %。其中干燥功率為影響苦瓜干燥的主要因素，切片厚度其次，最后為切片濕重。

參考文獻(xiàn)：

[1]靳學(xué)遠(yuǎn).苦瓜的化學(xué)成分及其功能作用研究進(jìn)展[J].山西食品工業(yè),2005(2):38-40

[2]王杰,張名位,劉興華,等.苦瓜的保健功能及其應(yīng)用進(jìn)展[J].湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2014,24(4):321-325

[3]趙麗娟．苦瓜復(fù)合粉加工工藝的研究[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2007:1-4

[4]湯慧民,熊華,熊小青,等．干燥工藝對(duì)苦瓜粉品質(zhì)的影響[J]．食品與發(fā)酵工業(yè),2005,31(4):90-92

[5]諶國(guó)蓮．脫水苦瓜護(hù)色研究[J].食品科學(xué),1999(3):61-63

Study on Drying Process of Balsam Pear Slice

NIE Ling-hong，ZHANG Wei
（College of Life Science and Food Engineering，Huaiyin Institute of Technology，Huai'an 223003，Jiangsu，China）

Abstract：Through hot air drying，microwave drying methods，bitter gourd pieces drying characteristics at different temperatures（or power），slice thickness and wet weight of slice were sudied，and the drying curve were drawed. The results showed that the best process conditions for hot air drying were that drying temperature was 60℃，wet weight of slice was 0.5 cm，the wet weight of slice was 20 g，and on this condition dehydration rate was 95.9 %.The best process conditions for microwave drying are that drying power was 800 W，slice thickness was 0.5 cm，the wet weight of slice was 20 g，and on this condition dehydration rate was 96.4 %.The research can provide a certain theoretical reference for improvements of bitter gourd slices drying process．

Key words：bitter gourd slice；hot air drying；microwave drying

收稿日期：2014-06-16

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.02.012

作者簡(jiǎn)介：聶凌鴻（1969—），男（漢），副教授，博士，從事農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工和功能性食品研究。